微型燃氣輪機離心壓氣機性能評估及排氣蝸殼優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、本文針對某微型燃氣輪機離心壓氣機部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計特點,采用了合理的全三維定常數(shù)值模擬分析方法,詳細計算分析了其設(shè)計和非設(shè)計轉(zhuǎn)速下的狀態(tài)性能,對其內(nèi)部復(fù)雜的流場結(jié)構(gòu)和流動現(xiàn)象進行了深入地闡述,并提出了該壓氣機可行的性能優(yōu)化方案,為其性能改進提供了途徑。所有計算分析結(jié)果表明,無論在在設(shè)計轉(zhuǎn)速還是非設(shè)計轉(zhuǎn)速下,離心葉輪轉(zhuǎn)子及其之前的零件內(nèi)部流動基本正常,但徑向擴壓器、導(dǎo)流彎管和軸向擴壓器的流動存在著不同程度的分離,尤其是軸向擴壓器分離情況尤為嚴

2、重。此類壓氣機中在徑向擴壓器和軸向擴壓器的設(shè)計、匹配中往往容易出現(xiàn)問題,從而影響了整個壓氣機的效率。從改進設(shè)計的角度出發(fā)該壓氣機存在改進的余地,且重點應(yīng)放在徑向擴壓器、導(dǎo)流彎管和軸向擴壓器,尤其是軸向擴壓器上。
　　 根據(jù)要求,在原型機基礎(chǔ)上進行了回熱循環(huán)的改造,本報告中研究了帶徑向葉片擴壓器和無葉擴壓器的離心壓氣機排氣蝸殼的最優(yōu)化設(shè)計,以及帶排氣蝸殼的整機流場的數(shù)值模擬分析。文中首先給出了蝸殼設(shè)計的原理和圓形截面半徑公式,分析

3、了影響蝸殼性能的6個主要因素,并考慮到本文研究的排氣蝸殼所受的總體外形安裝尺寸的限制,共進行了10種蝸殼方案的設(shè)計。采用ANSYS CFX軟件,對設(shè)計的10種蝸殼構(gòu)型方案進行數(shù)值模擬計算,通過對模擬結(jié)果進行詳細地對比分析,得到一個流動損失相對合理、尺寸滿足要求的排氣蝸殼模型。將此相對最優(yōu)化的蝸殼放到離心壓氣機整機模型中,采用了Numeca軟件,進行整機數(shù)值模擬計算,通過進一步的研究來全面了解該蝸殼在整機環(huán)境下的性能表現(xiàn),并與原型機對比分